Автоматизация процесса доступа пользователей к информационным ресурсам промышленного предприятия с использованием активного словаря-справочника данных тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.06, кандидат технических наук Николаев, Александр Владимирович

• Николаев, Александр Владимирович
• кандидат технических наук
• 2008

Оглавление диссертации кандидат технических наук Николаев, Александр Владимирович

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. Современное состояние организации метаданных для автоматизации процесса доступа пользователей к информационным ресурсам промышленного предприятия

1.1. Информационные ресурсы современного промышленного ^ предприятия.

1.2. Анализ способов интеграции метаданных информационных систем в единое информационное пространство промышленного предприятия.

1.3. Анализ архитектуры современных информационных систем и ^ j методы использования активного словаря-справочника данных.

1.4. Выводы.

ГЛАВА 2. Методы исследования характеристик основных компонентов активного словаря-справочника данных промышленного предприятия

2.1. Проблемы проектирования баз данных ССД информационных ^ систем.

2.2. Методика концептуального проектирования базы данных ССД.

2.3. Описание концептуальной модели данных.

2.4. Формализованное описание задачи пользовательского доступа к ^ данным.

2.5. Задача оптимизации пользовательских представлений.

2.6. Выводы.

ГЛАВА 3. Исследование эксплуатационных характеристик систем активного словаря-справочника данных

3.1. Обновления метаданных и актуализация ССД.

3.2. Диалоговые подсистемы и языковые средства ССД.

3.3. Исследование основных вариантов обработки и доступа к ^ данным.

3.4. Выводы.

ГЛАВА 4. Реализация основных модулей системы активного словаря-справочника данных.

4.1. Разработка словаря данных ССД и формализация предметной 1 по r lUo области.

4.2. Архитектура системы и реляционная модель активного ССД.

4.3. Реализация основных программных модулей

4.3.1. Реализация модуля загрузки и обновления метаданных.

4.3.2 Реализация модуля отчетов.

4.4. Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Автоматизация процесса доступа пользователей к информационным ресурсам промышленного предприятия с использованием активного словаря-справочника данных»

Промышленное предприятие представляет собой сложную систему, слаженная работа которой достигается за счет эффективного использования всех имеющихся ресурсов. В условиях рыночной экономики и интенсивного развития технологий требуется учитывать множество аспектов деятельности как внутри самого предприятия, так и среди конкурентов, а также других участников хозяйственных отношений. Ввиду сложности переоборудования и модернизации, как за счет количества ресурсов, так и за счет их стоимости, промышленное предприятие является организмом, медленно реагирующим на внешние воздействия. Однако последние десятилетия бурное развитие информационных технологий подтягивает за собой и другие отрасли. Усложняются процессы и требования к временным затратам для решения различного рода задач. Происходит тесная интеграция различных субъектов хозяйственной деятельности как внутри страны, так и за ее пределами. При этом информация, как ресурс, имеет свойство со временем накапливаться, что приводит к увеличению ее объемов и сложности обработки. Поэтому с течением времени методы и средства обработки накопленной информации утрачивают свою эффективность и требуют пересмотра.

Большое значение при этом приобретает создание и ведение некоторого центрального реестра сведений о данных, которым располагает предприятие. Данные, содержащиеся в нем, описывают информацию, то есть являются метаданными. Обращаясь к содержимому этого реестра, любое заинтересованное лицо получает актуальную и достоверную информацию о наличии и роли тех или иных данных предприятия, правил их обработки.

Современный уровень развития информационных технологий позволяет создавать и поддерживать системы таких реестров, работающих в активном режиме, когда информация, содержащаяся в данном реестре, не только хранится и передается пользователю, но и обрабатывается самой системой. Реестры с таким функционалом называются активными словарями-справочниками данных (ССД). Однако в настоящее время возможности активных ССД по автоматизации различных процессов деятельности внутри предприятия, а не в рамках самой системы ССД, практически не используются. Существующие системы автоматизации предприятий, в частности ERP-системы, поддерживают возможности таких словарей только для описания данных. В системах подобного класса даже не допускается изменение данных напрямую, минуя специальный пользовательский интерфейс.

Поэтому большое значение приобретает проблема организации и использования метаданных в системах активного словаря-справочника данных. В связи с этим, исследование проблем автоматизации доступа пользователей к информационным ресурсам промышленного предприятия с их помощью представляется актуальной научной задачей.

Целью данной работы является разработка научных методов и средств, обеспечивающих построение системы активного словаря-справочника данных для автоматизации процесса доступа пользователей к информационным ресурсам промышленного предприятия.

В сочетании с поставленной целью решаются следующие задачи исследования:

- анализ структуры и информационных ресурсов промышленного предприятия;

- анализ архитектуры современных информационных систем и способов интеграции в них систем активного словаря-справочника данных;

- разработка методики и моделей концептуального проектирования базы данных ССД;

- формализация задачи доступа пользователя к данным в системе активного ССД;

- исследование и построение алгоритмов актуализации сведений о данных в ССД;

- разработка моделей обмена метаданными и исследование их основных характеристик;

- разработка структуры системы активного словаря-справочника данных, методов и алгоритмов основных модулей программного обеспечения.

Научная новизна состоит в том, что автором предложена новая структура системы активного словаря-справочника данных в части выделения основного объекта ССД, разработаны методы и средства обмена метаданными между системами и пользователями, разработаны и исследованы методы доступа пользователей к информационным ресурсам предприятия.

На защиту выносятся:

- алгоритм доступа пользователей к информационным ресурсам промышленного предприятия;

- методика концептуального проектирования базы данных ССД в части выбора основного объекта ССД;

- схема актуализации сведений о данных в активном ССД;

- алгоритм организации администрирования метаданных;

- архитектура системы с интегрированным активным словарем-справочником данных;

- реляционная модель схемы базы данных активного ССД в части описания интерфейсов доступа пользователей.

Научные результаты, полученные в диссертации, доведены до создания программных модулей, реализованных в виде пакетов процедур и функций, использующихся на реальных АСУП. Применение на практике системы активного словаря-справочника данных позволило обеспечить доступ пользователей к актуальной и непротиворечивой информации.

В первой главе диссертации проводится анализ информационных ресурсов типового промышленного предприятия, организации принципов его автоматизации. Подробно рассматриваются проблемы интеграции метаданных информационных систем в единое информационное пространство предприятия. Производится анализ архитектуры современных информационных систем и методов использования ими активных словарей-справочников данных.

Во второй главе рассматриваются проблемы проектирования баз данных, предлагаются методы исследования характеристик основных компонентов активного ССД: вводится методика концептуального проектирования базы данных ССД, рассматриваются средства описания концептуальной модели и обосновывается их выбор, предлагается формализованное описание задачи доступа пользователей к данным средствами ССД, а также задача оптимизации пользовательских представлений.

В третьей главе приводятся и обсуждаются результаты исследований основных эксплуатационных характеристик систем активного словаря-справочника данных, а именно задачи обновления метаданных и актуализации ССД. Производится изучение языковых средств общения с системой ССД, обосновывается их выбор и способы применения. Приводятся результаты исследований основных вариантов обработки и доступа к данным.

Четвертая глава содержит описания результатов практической реализации системы. Производится формализация предметной области и разработка словаря данных ССД, архитектура системы после до и после внедрения системы ССД, ее реляционная модель, описание основных модулей и выводы.

Заключение диссертации по теме «Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (по отраслям)», Николаев, Александр Владимирович

4.4. Выводы

В данной главе были рассмотрены ключевые возможности основных модулей системы, а также приведена физическая модель системы активного словаря-справочника данных.

Полученная реализация является масштабируемой и может быть дополнена любым необходимым функционалом.

В качестве средств доступа к системе ССД может применяться как специально спроектированный в языках высокого уровня пользовательский интерфейс, так и web-интерфейс, реализованный средствами самого ССД. Учитывая целевую аудиторию администраторов данных, администраторов баз данных и разработчиков, можно рекомендовать для использования и стандартные средства доступа к данным Oracle — sqlplus и его реализация в web.

Другими словами, работоспособность полученной системы ССД не зависит от способа доступа к данным и является гибкой по отношению к применяемым средствам разработки.

В качестве аппаратной платформы для рассмотренных примеров и физической реализации были использованы: со стороны базы данных сервер под управлением операционной системы Sun Solaris. Со стороны приложений применялись как сервера под управлением unix-систем, так и сервер под управление операционной системы Microsoft Windows.

Комбинация различных средств использовалась как для реализации максимума требуемого функционала, так и для моделирования работы целевого предприятия, в рамках которого предполагается использовать систему ССД с активным словарем-справочником данных.

В рассмотренных выше примерах активная составляющая словаря-справочника данных информационной системы была раскрыта в достаточном объеме, чтобы оценить возможности системы в целом.

В результате внедрения системы с активным словарем-справочником данных на предприятии удалось автоматизировать доступ пользователей к информационным ресурсам. Данный результат был получен благодаря реализации разработанных методик и моделей на основе результатов проведенных экспериментов и исследований.

Реализованные модули ССД позволили в автоматизированном режиме готовить отчеты о состоянии информационного наполнения баз данных, что также повысило эффективность работы подразделений предприятия.

Предложенные программные модули расширили функционал языковых средств общения человека с активным ССД.

На защиту выносятся архитектура системы с интегрированным активным словарем-справочником данных и реляционная модель схемы базы данных активного ССД в части описания интерфейсов доступа пользователей.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертационная работа посвящена актуальной проблеме автоматизации доступа пользователей к информационным ресурсам промышленного предприятия. Обобщая результаты проведенных теоретических и экспериментальных исследований, можно сформулировать основные выводы и результаты работы:

- проведен комплексный анализ архитектуры современных информационных систем и информационных ресурсов промышленного предприятия, что позволило сформулировать основные задачи исследований диссертационной работы;

- разработана формализованная методика, позволяющая выделить основные классы ССД и определить основной объект ССД для информационной системы предприятия;

- предложено формализованное описание доступа пользователей к информационным ресурсам за счет создания системы интегрированных представлений данных;

- проведены исследования основных эксплуатационных характеристик системы активного словаря-справочника данных, построена модель актуализации метаданных и алгоритмы обмена информацией между системами;

- на основе результатов полученных исследований и проведенного анализа сформулированы выводы о целесообразности использования моделей и алгоритмов;

- разработан словарь данных активного ССД, концептуальная и реляционная модель, которая реализована на базе СУБД Oracle llg;

- предложены программные модули, расширяющие функционал языковых средств общения человека с активным ССД и обеспечивающие автоматизированную подготовку отчетов.

Использование систем словарей-справочников данных сокращает объем работ, производимых человеком на всех стадиях работы с системой. Это в значительной степени повышает эффективность работы всех подразделений. В конечном счете, повышается эффективность деятельности предприятия. Увеличивается пропускная способность системы, происходит освобождение пользователей, занятых рутинной работой по ведению данных. Информационные ресурсы предприятия становятся полностью доступными, неопределенность пользователей по отношению к данным снижается.

Использование систем словарей-справочников данных сокращает объем работ, производимых человеком на всех стадиях работы с системой. Это в значительной степени повышает эффективность работы всех подразделений. В конечном счете, повышается эффективность деятельности предприятия. Увеличивается пропускная способность системы, происходит освобождение пользователей, занятых рутинной работой по ведению данных.

Данное направление информационных технологий представляется перспективным и для дальнейших исследований.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Николаев, Александр Владимирович, 2008 год

1. Армстронг-Смит М., Армстронг-Смит Д. Oracle Discoverer. Разработка специальных запросов и анализ данных Oracle Discoverer Handbook. -М.: Лори, 2002.-484 с.

2. Архипенков С. Oracle Express Olap. М.: Диалог-МИФИ, 1999, 320 с.

3. Архипенков С., Голубев Д., Максименко О., Хранилища данных. М.: Диалог-МИФИ, 2002, 528 с.

4. Буч Г. Объектно-ориентированный анализ и проектирование с примерами приложений на С-Н-. М.: Издательство Бином, СПб.: Невский диалект, 2001. - 560 с.

5. Буч Г., Рамбо Д., Джекобсон А. Язык UML. Руководство пользователя. -СПб.: Питер, 2004. 432 с.

6. Бхамидипати К. SQL. Справочник программиста. М.: ЭКОМ, 2003. - 304 с.

7. Гарсиа-Молина Г., Ульман Д., Уидом Д. Системы баз данных. Полный курс. М.: Издательский дом «Вильяме», 2003. - 1088 с.

8. Грейвс М. Проектирование баз данных на основе XML. М.: Издательский дом «Вильяме», 2002. - 640 с.

9. Леонг-Хонг Б., Плагман Б. Системы словарей-справочников данных. -М.: Финансы и статистика, 1986. 311 с.

10. Липаев В.В. Проектирование программных средств. М.: Высшая школа, 1990.-303 с.

11. П.Райордан Р. Основы реляционных баз данных. М.: Издательско-торговый дом «Русская редакция», 2001. - 384 с.

12. Спирли Э. Корпоративные хранилища данных. Планирование, разработка, реализация. Том. 1. М.: Издательский дом «Вильяме», 2001.-400 с.

13. Урман С. Программирование на языке PL/SQL. М.: Лори, 2004. -528 с.

14. Аксенов Е.Г. Модели и хранилища // PCWEEK/RE, 2002, № 41

15. Брейман А. Д. Архитектура системы автоматизации администрирования баз данных индивидуальных информационных систем // Информационные технологии N 7,2006.

16. Брейман А. Д., Ульянов М. В., Выбор рациональных алгоритмов поиска по ключу в базах данных, размещаемых в оперативной памяти, на основе анализа их информационной чувствительности // Информационные технологии N 1, 2006.

17. Будихин А.В., Буров Д.А., Николаев А.В., Остроух А.В Актуализация сведений о данных информационной системы средствами активного словаря-справочника данных. Научный вестник МГТУ ГА № 119, сер. Аэромеханика и прочность. М.: 2007. -С. 172-178.

18. Будихин А.В., Лян Лян, Николаев А.В. Реализация динамических интерфейсов с использованием словарей-справочников данных. Инновационные технологии в промышленности, строительстве и образовании. Сб. науч. тр. МАДИ (ГТУ) 2007, с.59-67.

19. Вайнберг Д. Распределенные метаданные // Computerworld, 2003, № 5

20. Васяева Е. С., Васяева Н. С., Синельников А. С. Особенность поддержки неопределенных типов данных в интеллектуальных информационных системах // Информационные технологии N 6, 2006.

21. Гир Д. Федеративный доступ к базам данных //Открытые системы, 2003, № 6

22. Дубровин В. Л. Система автоматизации процесса разработки программных средств сбора, ввода, выборки и анализа информации // Информационные технологии 2007, №6

23. Заботнев М. С., Методы поиска и агрегации информации в разреженных гиперкубах данных. // Информационные технологии N 1, 2006.

24. Локшин М.В., Кравец О.Я. Разработка методов распараллеливания запросов в гетерогенных РСУБД // Системы управления и информационные технологии, 2005, N 4(21), с. 71-76.

25. Мериан Л. Хранение с умом // Computerworld, 2003, № 8

26. Мещеряков С.В., Иванов В.М. Построение объектно-реляционных моделей баз данных с произвольным набором атрибутов // Системы управления и информационные технологии, 2005, N 4(21), с. 82-87.

27. Никатина Г. Механизм виртуальных частных баз данных в СУБД Oracle // Открытые системы, 2002, № 7-8

28. Николаев А.В. Особенности интеграции репозитария данных в информационную систему. Моделирование технологических процессов в промышленности и образовании. Сб науч. тр. МАДЩГТУ) М.: 2004. -С . 56-60.

29. Овчинников В.В. Концептуальный язык запросов, не использующий собственные имена отношений // Системы управления и информационные технологии, 2005, N 4(21), с. 87-94.

30. Погодаев А.К., Муравейко А.Ю., Дятчина Д.В. Альтернативные соединения таблиц баз данных // Системы управления и информационные технологии, 2005, N5(22), с. 99-102.

31. Салливан Т. Консолидация в области метаданных //Computerworld, 2001, №2

32. Сидельников В. И., Олейннк П. П. Метод представления истории изменения данных // Информационные технологии N 7, 2006.

33. Стедман К. Метаданные // Computerworld, 2000, № 8

34. Стулов А. Особенности построения информационных хранилищ // Открытые системы, 2003, № 4

35. Тарасова О. Б., Построение интеллектуальной системы генерации прикладных программ с использованием моделей сбора информации // Информационные технологии N 10, 2004.

36. Чен П. Модель «Сущность-связь» шаг к единому представлению данных // СУБД, 1995, № 3

37. Черепицкий А. А. Исследование и разработка структур построения и алгоритмов управления базой данных компьютерных словарей: автореферат диссертации на соискание ученой степени канд. техн. наук: 05.13.06 / А.А. Черепицкий. СПб., 1999

38. Черняк Л. Мнимая и подлинная нерушимость Oracle // Открытые системы, 2002, № 7-8

39. Шовкун А. В. Управление метаданными в гетерогенных информационно-аналитических системах масштаба предприятия: автореферат диссертации на соискание ученой степени канд. техн. наук: 05.13.11 / А. В. Шовкун. М., 2005.

40. Шонинг X. Tamino СУБД, созданная для XML // Открытые системы, 2002, № 5

41. Набор элементов метаданных Dublin Core (Дублинского ядра). Справочное описание, 2002

42. Borden R. The Metadata Interchange Specification // MetaData Coalition, www.he.net/~metadata

43. Brobst S., The five stages of an active data warehouse evolution // White Paper Teradata corp., 2001, spring

44. Gorman M. An Old Saw That Just Don't Cut // Whitemarsh Information Systems, Corp., www.wiscorp.com

45. Inmon W. Metadata in the Data Warehouse: A statement of vision // White paper, 1997

46. Jennings M. Generic Meta Data Repository Design // Hewitt Associates LLC, www.hewitt.com

47. Kimball R. Meta Meta Data Data. Making a List of Data About Metadata and Exploring Information Cataloging Tools // DBMS Online, 1998, № 3

48. Marco D. Advanced Meta Data Architecture // Enterprise Warehousing Solutions, Inc., www.EWSolutions.com

49. White C. Managing Distributed Data Warehouse Meta Data // DM Rewiew Magazine, 1999, № 2

50. The CERIS Metadatabase Project, http://ceris.metropolis.net/metadatabase/

51. Common Warehouse Metamodel specification, Volume 1 // Object Management Group, 2001, www.omg.org

52. Microsoft SQL Server 2000 Meta Data Services Reference